- •Государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования «Кемеровский коммунально-строительный техникум» имени в.И. Заузелкова
- •Контрольно - измерительные материалы по учебной дисциплине Естествознание
- •Содержание
- •Раздел 2. Типовые задания для текущего контроля Формы текущего контроля
- •Раздел 1. Механика.
- •Тема 1.1. Кинематика.
- •Тема 1.2. Динамика. Лабораторная работа № 1 Исследование движения тела под действием постоянной силы.
- •Тема 1.3. Законы сохранения.
- •Вариант 1
- •Вариант 2
- •Вариант 3
- •Вариант 4
- •Тема 1.4. Механические колебания.
- •Лабораторная работа № 2 Изучение зависимости нитяного маятника от длины нити.
- •Раздел 2. Тепловые явления.
- •Тема2.2. Агрегатные состояния Лабораторная работа № 3 Измерение влажности воздуха.
- •6. Заполните таблицу:
- •Вариант 1
- •Вариант 2
- •Тема 2.3. Основы термодинамики.
- •Дифференцированная шкала оценки тестовых заданий (в %)
- •Раздел 3. Электродинамика
- •Тема 3.1. Электрическое поле.
- •Тема 3.2. Законы постоянного тока. Лабораторная работа № 4 Изучение закона Ома для участка цепи.
- •Контрольные вопросы
- •Контрольная работа «Законы постоянного тока»
- •Тема 3.3. Магнитное поле
- •Тема 3.4. Электромагнитная индукция.
- •Тема 3.6 Волновая оптика.
- •Вариант 1
- •Вариант 2
- •Лабораторная работа № 5 Изучение интерференции и дифракции света.
- •Раздел 4. Строение атома и квантовая физика.
- •Тема 4.1. Квантовая оптика.
- •Дифференцированная шкала оценки тестовых заданий (в %)
- •Тема 4.2. Физика атома и атомного ядра.
- •Дифференцированная шкала оценки тестовых заданий (в %)
- •Лабораторная работа № 6 Анализ содержания примесей и очистка загрязненной воды.
- •Выполнение работы
- •Практическое занятие №1 Расчет массовой доли растворенного вещества
- •Выполнение работы
- •Лабораторная работа №7 Устранение жесткости воды
- •Выполнение работы
- •Тема 5.2. Химические процессы в атмосфере
- •Лабораторная работа №8 Определение химического состава атмосферы. Измерение уровня со2
- •Выполнение работы
- •Лабораторная работа №9 Механизм образования кислотных дождей.
- •Выполнение работы
- •Вариант №1
- •Вариант №2
- •Тема 5.3. Химия и организм человека
- •Вариант №1
- •Вариант № 2
- •Вариант № 1 Белки
- •Вариант №2 Липиды
- •Вариант №3 Углеводы
- •Лабораторная работа №10 Анализ состава молока. Определение содержания витамина с и железа в продуктах питания.
- •Выполнение работы
- •Раздел 6. Биология с элементами экологии Тема 6.1. Наиболее общие представления о жизни
- •Вариант №1
- •Вариант №2
- •Ключ к тестовому заданию «Обмен веществ и превращение энергии в клетке».
- •Лабораторная работа №11 Рассматривание клеток и тканей в микроскоп
- •Выполнение работы
- •Вариант №1
- •Вариант №2
- •Вариант №3
- •Тема 6.2. Организм человека и основные проявления его жизнедеятельности Лабораторная работа № 12 Действие слюны на крахмал
- •Выполнение работы
- •Лабораторная работа № 13 Утомление при статической и динамической работе
- •Выполнение работы
- •Практическое занятие №2 Влияние наркогенных веществ на развитие и здоровье человека
- •Выполнение работы
- •Критерии оценки устных ответов:
- •Тема 6.3. Человек и окружающая среда
- •Материалы для обсуждения.
- •Критерии оценки устных ответов:
- •Вариант №1
- •Вариант №2
- •Ключ к тестовому заданию «Антропогенное воздействие на окружающую среду».
- •Раздел 3. Типовые задания для промежуточной аттестации учебной дисциплины
- •Вопросы для дифференцированного зачёта
- •Критерии оценки ответов:
- •Литература
Лабораторная работа №7 Устранение жесткости воды
Цель: изучение способов устранения жѐсткости воды.
Оборудование и реактивы: спиртовка, мыльный раствор, известковое молоко, пищевая сода, пипетки, пробирки, колбы, дистиллированная вода.
Обучающийся должен:
Знать: виды жесткости воды и единицы ее измерения, методы устранения и снижения жесткости воды.
Уметь: устранить жесткость анализируемой воды.
Теоретические сведения
Вода – одно из наиболее важных и распространенных химических соединений на нашей планете. Она покрывает 80% поверхности Земли и содержится во многих ее объектах: входит в состав горных пород и минералов, присутствует в почве и атмосфере, содержится во всех живых организмах. Ее важность заключается в том, что она является регулятором климатических условий на земле и универсальным растворителем в процессах, происходящих как в живой, так и неживой природе. Хорошая растворяющая способность воды, обусловленная полярностью ее молекул, приводит к тому, что в природе она чаще всего встречается не в виде индивидуального химического соединения, а в виде сложной многокомпонентной системы, в состав которой входят минеральный вещества, газы, коллоидные и крупнодисперсные частицы, а также различные микроорганизмы. Растворенные в воде компоненты находятся друг с другом в равновесии, образуя комплексы различного состава.
Содержание или концентрация тех или иных компонентов в природной воде зависит от вида водоисточника, температуры и многих других факторов.
Природные водоемы, находящиеся вблизи промышленных центров, содержат еще и вещества, являющиеся результатом деятельности человека. Это выбросы шахт, заводов, фабрик. Большинство из них являются вредными веществами, делающими часто непригодными природные водоемы для жизнедеятельности человека.
Основными газами, содержащимися в природной воде, являются СО2, О2, СН, СО, Н2, N2. Следует отметить, что относительное содержание кислорода в воде выше, чем в воздухе.
Среди основных минеральных веществ, присутствующих в природной воде – гидрокарбонаты, сульфаты, хлориды кальция и магния. Их источником являются горные породы – известняки, доломиты, растворяющиеся в результате контакта с природной водой в ходе ее круговорота.
Наличие в воде растворенных веществ увеличивает температуру ее кипения и понижает температуру замерзания. Последнее используется широко в практике для предотвращения образования льда зимой: на дорогах рассыпают соль, понижая тем самым температуру замерзания воды.
Виды жесткости и единицы ее измерения.
Воду с растворенными в ней солями называют жесткой, а совокупность свойств такой воды – жесткостью. Жесткая вода образует накипь на стенках паровых котлов, отопительных приборов и бытовой металлической посуды. Она не пригодна для производства бумаги и крашения тканей, для приготовления пищи и напитков. В жесткой воде не пенится мыло, плохо развариваются овощи и мясо.
Согласно ГОСТ 6055 – 86 различают:
карбонатную жесткость – это совокупность свойств воды, обусловленных присутствием в ней гидрокарбонатов кальция, магния и железа. Часто этот вид жесткости называют временной или устранимой;
некарбонатную жесткость – совокупность свойств воды, обусловленных присутствием в ней сульфатов, хлоридов, силикатов, нитратов и фосфатов кальция, магния и железа. Этот вид жесткости также называют постоянной или неустранимой;
общую жесткость, складывающуюся из карбонатной и некарбонатной жесткости. Она равна сумме концентраций ионов Са2+, Mg2+, Fе2+.
Количественно жесткость воды в России выражают единицами жесткости. За единицу жесткости принимают жесткость воды в одном литре которой содержится один миллимоль (ммоль) эквивалент ионов Са2+ или Mg2+. Числовое значение жесткости, выраженное в ммоль/л, совпадает со значением в моль/м3. Одна единица жесткости соответствует массовой концентрации ионов Са2+, равной 20, 4 мг/л или ионов Mg2+, равной 12, 15 мг/л.
По величине жесткости различают воду:
очень мягкую<1, 5 единиц (ммольэкв/л);
мягкую 1, 5 – 3 единиц;
среднюю 3, 6 – 6, 0 единиц
жесткую 6, 0 – 9, 0 единиц
очень жесткую>9, 0 единиц.
Методы устранения и снижения жесткости воды.
Устранение или снижение жесткости воды называют умягчением. Его осуществляют различными методами.
Термическая обработка воды.
Сущность этого метода заключается в предварительном нагревании воды до 70 – 80о С или ее кипячении. Метод позволяет устранить только временную (карбонатную) жесткость, обусловленную наличием в воде хорошо растворимых гидрокарбонатов кальция, магния и железа. При этом катионы Са2+, Mg2+, Fe2+ осаждаются в виде нерастворимых соединений. Распад гидрокарбонатов магния и железа, в отличии от гидрокарбоната кальция, протекает сложнее: он одновременно сопровождается процессами гидролитического разложения их карбонатов. Это объясняется тем, что карбонаты магния и железа, в отличие от карбоната кальция, более растворимы, чем их гидроксиды.
Если временная жесткость предварительно не была устранена, то вышеприведенные процессы протекают при нагревании воды в паровых котлах, системах водяного отопления и охлаждения, бытовой металлической посуде с образованием в них слоя накипи из нерастворимых соединений. Это снижает коэффициенты теплопередачи и ухудшает их теплотехнические характеристики. При этом происходит перерасход топлива и перегрев металлических поверхностей. Чем больше железа содержится в воде, тем более бурым является цвет накипи.
При термической обработке воды удается также снизить и содержание в ней растворимых газов, т. к. их растворимость с увеличением температуры падает.
Химическая обработка воды (реагентный метод)
Этот метод позволяет устранить как временную жесткость, так и постоянную. Сущность его заключается в обработке воды специальными реагентами, образующими ионами, вызывающими жесткость, малорастворимые соединения.
К числу таких реагентов относятся: содаNa2CO3, негашеная CaO и гашеная Ca(OH)2 извести, различные фосфаты натрия (Na3PO4, Na6P6O18) и др.
При обработке воды известью (гашеной или негашеной) происходит устранение ее временной жесткости и одновременное снижение ее щелочности. Процесс называется известкованием или декарбонизацией.
Обработка известью позволяет связать и растворенный в воде углекислый газ. Использование фосфатов натрия предпочтительнее, так как образующие фосфаты кальция, магния и железа менее растворимы, чем соответствующие их карбонаты и гидроксиды.
Для одновременного устранения карбонатной и некарбонатной жесткости широкое распространение в промышленности получил известково – содовый метод: обработка воды смесью СаО и Nа2СО3. Вода, умягченная этим способом, имеет остаточную жесткость равную 0, 5 – 0, 1 ммольэкв/л. Он становится еще более эффективным, если его проводить при нагревании, сочетая достоинства химического и термического методов.
Ионообменный метод.
Это современный физико – химический метод, широко используемый в промышленности, особенно в гидрометаллургии. Использование его для умягчения и деминерализации воды позволяет не только уменьшить ее жесткость, но достичь ее глубокой очистки. Вода, подвергшаяся такой обработке, практически не содержит посторонних ионов: ни катионов, ни анионов. Метод основан на способности некоторых веществ, не растворимых в воде, стехиометрически обменивать свои ионы на ионы внешней среды (воды, растворов электролитов). Вещества, обладающие такими свойствами, называют ионообменниками (ионообменными сорбентами) или сокращенно ионитами. Большинство ионитов – твердые, ограниченно набухающие вещества, аморфной или кристаллической структуры. Они состоят из каркаса (матрицы) и закрепленных на нем иогенных (активных функциональных) или комплексообразующих групп. Эти группы диссоциируют, давая полионы (фиксированные ионы, ковалентно связанные с каркасом) и эквивалентное число подвижных противоионов, способных к обмену и компенсирующих своими зарядами заряды полионов.
По знаку заряду подвижных противоионов, т. е. по знаку заряду обменивающихся ионов, иониты делятся на катиониты, аниониты и амфолиты, по химической природе каркаса – на неорганические, органические и минерально – органические.